Учёные спорят, останется ли энергия термоядерного синтеза в области научной фантастики или в будущем реально сможет заменить ископаемое топливо.
Это особый момент, когда двери одной из крупнейших в мире лабораторий по исследованию лазерного термоядерного топлива распахиваются: учёные надевают синие защитные комбинезоны, механики возятся с высокоточными фрезерными станками, а лаборанты разглядывают под мощными микроскопами топливные капсулы размером всего четыре миллиметра.
РЕКЛАМА
РЕКЛАМА
Мы находимся в Дармштадте, промышленном городе в федеральной земле Гессен на западе Германии. Здесь, в штаб-квартире стартапа Focused Energy, международная команда высокомотивированных специалистов стремится довести лазерный термоядерный синтез до стадии промышленного применения. Цель компании — не раньше чем через 15 лет запустить первую коммерческую электростанцию на основе лазерного синтеза.
Является ли термоядерный синтез ответом на вызовы энергетической безопасности?
«Человечеству нужна энергия без выбросов углерода. Одних возобновляемых источников будет недостаточно. Потребление энергии человечеством слишком велико», — утверждает вице-президент Focused Energy Ульрих Зигель. «Если мы хотим декарбонизировать экономику, нам нужна энергия термоядерного синтеза для всех секторов: транспорта, авиации, судоходства, промышленности, отопления — здесь возникает гигантский рынок для генерации CO₂-нейтральной энергии».
Однако профессор Свен Линов, член Научного климатического консультативного совета правительства земли Гессен, настроен скептически. «Лично я считаю, что нам не следует этим заниматься», — отвечает он на вопрос Euronews Earth о том, стоит ли и дальше вкладывать крупные суммы в развитие энергии термоядерного синтеза.
Мы берём у Линова интервью в тени футуристического высотного здания Дармштадтского университета прикладных наук в удушливую жару. «Никто ещё не продемонстрировал, что это действительно работает», — говорит Линов.
В США эксперименты показали, что в перекрёстном огне многочисленных высокомощных лазеров лёгкие атомные ядра действительно могут сливаться, высвобождая энергию. Однако, чтобы обеспечивать стабильную подачу электроэнергии потребителям, эти чрезвычайно сложные эксперименты нужно было бы «масштабировать».
Для коммерческой электростанции такой лазерно-индуцированный синтез должен был бы происходить 10 раз в секунду — круглосуточно. Даже самые оптимистично настроенные сотрудники Focused Energy признают, что до этого ещё очень далеко.
Проблемы с топливом не отпугивают инвесторов
Главный аргумент Линова против энергии термоядерного синтеза, однако, связан с другим — с обеспечением топливом. «Проблема в тритии, — говорит профессор. — В мире его примерно 50 килограммов. Через 12,3 года останется лишь половина: он распадается с периодом полураспада 12,3 года. Чтобы запустить термоядерную электростанцию, нужно несколько килограммов, и затем он расходуется. Тритий нужно регенерировать внутри самой станции. Никто никогда этого не делал. Нет демонстрационного проекта, нет лабораторного эксперимента, в котором бы это успешно испытали. Есть только идеи», — утверждает он.
В беседе с Euronews Earth в головном офисе Focused Energy Зигель признаёт, что с утилизацией и восстановлением трития остаются «нерешённые вопросы», но считает это скорее инженерной задачей, чем фундаментальной проблемой физики. Для исследовательских лабораторий, пытающихся справиться с проблемами топливного цикла, «это увлекательная инженерная задача, а инженерия — то, чем мы в Германии действительно сильны», — говорит Зигель. «Я оптимистично настроен и уверен, что мы её решим».
Оптимизм Зигеля разделяют некоторые политики. Федеральный канцлер Германии Фридрих Мерц (ХДС) поддержал проект, объявив, что Германия намерена «первой в мире ввести в строй термоядерную электростанцию», — как и правительство земли Гессен. Как заявил министр-президент Гессена Борис Райн (ХДС): «Термоядерный синтез может стать переломным моментом в энергоснабжении».
Международные инвесторы тоже, похоже, воодушевлены: в первом раунде финансирования, проведённом весной, удалось привлечь 240 миллионов долларов (207 млн евро) — это крупнейшее финансирование серии A в мировой индустрии термоядерного синтеза. Немецкая энергетическая компания RWE увеличила свою инвестицию ещё на 60 миллионов евро.
Так почему же профессор Линов и Научный климатический консультативный совет правительства земли Гессен выступают против энергии термоядерного синтеза?
Отвлекает ли термоядерный синтез средства от более реалистичных решений?
Отчасти они ставят под вопрос, не лучше ли направить деньги и политическое внимание, выделяемые на термоядерный синтез, на технологии, которые могут сокращать выбросы уже сегодня.
«К 2045 году энергоснабжение региона должно стать климатически нейтральным. Будут ли к этому времени первые крупные термоядерные электростанции подключены к сети? Ответ: нет, этого не произойдёт», — говорит Линов. Его послание ясно: прежде всего необходимо ускоренными темпами развивать возобновляемую энергетику, модернизировать электросети и создать достаточные мощности по хранению электроэнергии.
Ульрих Зигель из Focused Energy подчёркивает, что компания не хочет конкурировать с возобновляемыми источниками энергии. По его задумке, энергия термоядерного синтеза должна дополнять возобновляемую, обеспечивая низкоуглеродную электроэнергию тогда, когда солнце не светит и ветер не дует.
Компания движется вперёд. «Мы хотим запустить демонстрационную установку через пять лет, — говорит Зигель Euronews Earth. — Первая пилотная электростанция должна заработать через 10 лет, а первая коммерческая — через 15 лет».
Атомная энергетика и термоядерный синтез: в чём разница?
Термоядерные электростанции призваны заменить загрязняющие климат угольные и нефтяные станции и стать альтернативой атомным электростанциям, работающим на расщеплении ядер.
Ядерное расщепление делит тяжёлые атомы с высвобождением энергии и уже используется сегодня, тогда как термоядерный синтез объединяет лёгкие атомы, высвобождая ещё больше энергии, но пока остаётся экспериментальной технологией.
«По сравнению с атомными электростанциями у термоядерных станций одни преимущества, — говорит Зигель. — Нам не нужен обогащённый уран, который, возможно, пришлось бы закупать в России или ещё где-то. Мы не производим долгоживущие радиоактивные отходы, которыми затем нужно управлять практически вечность в каком‑нибудь финальном хранилище».
«Наши установки работают гораздо безопаснее. Нет цепных реакций, нет неконтролируемых процессов. Мы можем нажать кнопку, выключить лазер — и электростанция остановится», — утверждает Ульрих Зигель.
Профессор Свен Линов возражает, что на термоядерных электростанциях внутренний отсек реактора приходится менять «примерно каждые два года». Ведь даже термоядерный синтез не полностью свободен от радиоактивности. «Реакторные сосуды необходимо регулярно извлекать и оставлять, пока они не распадутся», — объясняет он.
В некоторых случаях «к ним нельзя будет прикасаться, пока не пройдут сотни лет — возможно, даже тысяча. В итоге на площадке скопятся 200, 400 или 500 таких реакторных сосудов — довольно крупных, — и их придётся охранять».
Зигель из Focused Energy признаёт, что радиоактивная «активация, например, стенки реактора» действительно имеет место. Однако, по его словам, «мы можем сократить период активности до 60–80 лет, используя специальные низкоактивационные стали... Сталь просто будет храниться на площадке электростанции столько времени, а затем, когда период распада закончится, её можно будет вернуть в оборот и переработать как обычную», — утверждает он. «Мы говорим о контролируемых уровнях и вполне разумных сроках».
Стоит ли вкладываться в термоядерный синтез?
Возобновляемые источники энергии сейчас относительно недороги с точки зрения инвестиций. Термоядерный синтез, напротив, требует очень больших вложений. Стоит ли вообще игра свеч? Зигель отвечает «да», Линов — «нет».
«В случае с возобновляемыми источниками энергии нельзя считать только себестоимость генерации, нужно учитывать и системные затраты, — говорит Зигель. — То есть сколько стоит доставить энергию из точки А в точку Б? Нам нужны линии электропередачи. Кроме того, у нас не всегда есть ветер и солнце, значит, мы должны создавать резервные электростанции и аккумуляторные хранилища. Поэтому энергия термоядерного синтеза будет абсолютно конкурентоспособной по сравнению с возобновляемой», — утверждает он, хотя и признаёт, что у термоядерных станций тоже будут свои системные издержки.
Профессор Линов придерживается противоположного мнения: «Уже сейчас видно, что энергия термоядерного синтеза станет самой дорогой формой энергии — значительно дороже даже энергии атомного расщепления. Не менее 20 центов за киловатт‑час, а возможно, в два или три раза больше».
Зигель парирует: «В качестве топлива мы используем воду и производим тритий непосредственно в реакторе. Для нас главный фактор затрат — капитальные вложения. Зато электростанция сможет работать очень долго, и это приведёт к низкой себестоимости вырабатываемой на ней электроэнергии».
Линов, однако, приходит к совершенно иному выводу, если посмотреть на ситуацию в целом: «У меня нет хорошего чувства по поводу происходящего. В проект ITER (демонстрационный магнитный термоядерный реактор) планируется вложить, по оценкам, 35–40 миллиардов евро. Затем предстоит построить установку DEMO, которая обойдётся как минимум не дешевле. Плюс у нас есть около 50 стартапов в области термоядерного синтеза, которые одновременно работают над подготовкой термоядерных электростанций.
«Сейчас в это вливаются многие миллиарды, и это деньги, которых затем не хватает в других местах. Мы должны расставить приоритеты и сказать: сначала построим всё необходимое, чтобы не допустить окончательного выхода климата из‑под контроля. Мы обязаны обеспечить на этой планете более‑менее стабильное общество. И когда мы этого добьёмся и у нас останутся свободные средства, тогда можно будет двигаться дальше с термоядерным синтезом».